JP2652019B2 - 冷凍サイクルの周波数制御装置 - Google Patents

冷凍サイクルの周波数制御装置

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JP2652019B2
JP2652019B2 JP62178308A JP17830887A JP2652019B2 JP 2652019 B2 JP2652019 B2 JP 2652019B2 JP 62178308 A JP62178308 A JP 62178308A JP 17830887 A JP17830887 A JP 17830887A JP 2652019 B2 JP2652019 B2 JP 2652019B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷凍サイクルの周波数制御装置に係り、
特に電動機の回転数を、電動機の一次電流と室内熱交換
器のファン速度を考慮して制御できるようにした周波数
制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は、例えば特公昭61−28902号公報に示された
従来の空気調和装置の電動機の速度制御装置である。同
図において、1は空気調和装置の運転モードを指令する
操作入力器、2は室内の目標温度設定器、3は室温セン
サ、4は論理演算装置で、温度偏差検出器5、初期速度
発生器6、運転・停止信号発生器7、温度偏差変化検出
器8、温度偏差上限検出器9、運転速度保持器10及びタ
イマ11から構成されている。12は電動機運転制御器、13
は電動機であり圧縮機電動機を示す。
次に動作について説明する。
論理演算装置4には、操作入力器1からの冷,暖房な
どの運転モード及び空気調和装置の運転・停止指令と、
設定器2からの目標室温情報と、室温センサ3によるア
ナログ出力信号をディジタル信号に変換した出力がそれ
ぞれ入力される。これらの入力を基にして論理演算装置
4が論理演算を行い、これに伴う電動機13の運転・停止
信号および速度信号を電動機運転制御器12へ出力するこ
とにより、運転制御器12は電動機13を運転制御する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の電動機の速度制御方式では、設定
器2による目標室温と室温センサ3による出力がそれぞ
れ論理演算装置4に入力され、室内温度のみで周波数制
御するものであるため、室内温度と目標温度との偏差信
号で周波数をアップしていくと、上限電流に引掛り、冷
凍サイクルが有する過電流防止手段が動作して空調機が
運転不能となることがある。そのため、温度レベルに応
じた最高周波数の上限値を設定しておかなければなら
ず、これに加えて液バック等の過負荷時の一次電流保護
対策が必要であった。
さらに、暖房運転モードにおいては、運転立ち上がり
時に室内熱交換器の室内ファン(図示せず)による室内
への吹き出し温度が低い場合には、ドラフトにより不快
感を感じてしまうため、室内ファン速度を低下させ、ま
た、暖房運転中にユーザーがリモコン操作等により任意
に室内ファン速度を低下させることがある。このような
室内ファン速度が低下した場合には、速度低下による凝
縮器である室内ファンの風量低下に伴い熱通過率が小さ
くなり、凝縮器温度ひいては高圧圧力が上昇し圧縮機に
かかる負荷が急増し、一次電流の上限を急に上回るとい
う問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、暖房運転モードにおいて、過電流遮断以
前に電動機の周波数を制御でき、且つ立ち上がりスピー
ドの早い冷凍サイクルの周波数制御装置を得ることを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る冷凍サイクルの周波数制御装置は、運
転中の圧縮機電動機の一次電流を測定し、予め定めた周
期のサンプリング時点ごとに、一次電流の過去の1サン
プリング周期内の増分から次のサンプリング時点におけ
る一次電流の予測値を算出して出力する電流値予測手段
と、室内熱交換器のファン速度を検出する室内ファン速
度検出手段と、暖房運転モードにおいて、室内ファン速
度検出手段によるファン速度が高風量から中風量に変化
した時及び中風量から小風量に変化した時に、この室内
ファン速度変化による一次電流への影響分を電流値予測
手段による一次電流値の予測値に加算し、この加算され
た予測電流値が予め設定した電流値幅内にあるかを判定
すると共に、その予測電流値が電流値幅未満のとき速度
指令に対する周波数を増加補正し、且つ予測電流値が電
流値幅を越えた時、速度指令に対する周波数を減少補正
するように制御する制御手段と、を備えてなるものであ
る。
〔作用〕
この発明の冷凍サイクルの周波数制御装置において
は、暖房運転モードにおける室内ファン速度低下時に、
一次電流への影響分を一次電流値の予測値に加算し、こ
の加算された予測電流値が予め設定した電流値幅未満の
とき速度指令に対する周波数を増加補正することによ
り、冷凍サイクルの立ち上がりスピードを早めることが
可能になり、且つ予測電流値が予め設定した電流値幅を
越えたとき速度指令に対する周波数を減少補正すること
により、上限電流以下で過電流遮断にかかることなく、
速転続行が可能となる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図において、1は空気調和装置の運転・停止及び冷,
暖房などの運転モードを指定する操作入力器、2は空調
すべき室内の目標温度を設定する目標温度設計器、3は
室温センサ、4は論理演算装置で、設定目標温度と室内
温度との差を検出する温度偏差検出器5と、電動機13の
初期速度発生器6と、電動機13の運転・停止信号発生器
7と、電動機13の運転速度保持器10とを備え、操作入力
器1からの信号は初期速度発生器6及び運転・停止信号
発生器7に入力される。温度偏差検出器5の出力信号は
運転・停止信号発生器7および運転速度保持器10に入力
される。また、初期速度発生器6の出力信号は運転速度
保持器10に入力される。さらに上記運転・停止信号発生
器7及び運転速度保持器10の出力は電動機運転制御器12
に入力されるようになっている。
また、上記論理演算装置4は、電動機13の一次電流を
検出する電流センサ14からの一次電流値の変化量を求め
て予測電流値を出力する電流微分器15と、この電流微分
器15の動作を時間管理するタイマ16と、室内側熱交換器
のファンが高速から中速及び中速から低速へ変化する
時、例えば暖房運転モード開始時における室温の低い状
態では室内側熱交換器のファンが高速ではドラフトを感
じるため中即さらには低速に変化させる必要性があり、
この時に、室内側熱交換器のファン速度を検出するファ
ン速度検出器18からの速度信号に基づいて高速から中速
に、または中速から低速に1段階減速方向に切り替えら
れる。これにより電動機13の高圧圧力と低圧圧力がとも
に上昇する。よって、電動機13の一次電流が増加し、こ
の電動機13の一次電流に及ぼす影響としての電流変化分
をΔI2として近似する。このΔI2は電動機13の高圧圧力
及び低圧圧力の上昇による一次電流の増加に伴い、電流
変化分として大きさが決定する。このΔI2と電流微分器
15からの予測電流値I+△I1との和が予め設定された電
流値幅にあるか否かを判定し、その結果の出力信号を運
転速度保持器10に出力する電流幅判定器17を備えてい
る。電流微分器15は電流センサ14の出力を入力し、現在
時点から1サンプリング時点後の電流値を予測しこの予
測電流値を出力する回路であり、その詳細な構成例につ
いて説明すると、所定の周期のサンプリング時点ごとに
電流センサ14の出力Iをサンプルし、このIの値と1サ
ンプリング時点前のIの値で第1のレジスタ(図示せ
ず)に記憶されている値との差分△I1を算出し、I+△
I1の値を予測電流値とし第2のレジスタ(図示せず)に
記憶してこの第2のレジスタの内容を電流幅判定器17に
出力すると同時に現サンプリング時点のIの値によって
上記第1のレジスタの内容を更新する手段とを備えてい
る。サンプリング時点を示すパルスはタイマ16から供給
される。
上記のように構成された本実施例の暖房運転モードに
おける動作について説明する。
論理演算装置4には操作入力器1からの暖房運転モー
ド及び空気調和装置の運転・停止指令と、設定器2から
の目標室温データと、室温センサ3からの出力信号、及
び一次電流センサ14とファン速度検出器18の各出力がそ
れぞれ入力される。論理演算装置4では、これらの入力
を基にして論理演算を行い、電動機13の運転・停止信号
および速度信号を電動機運転制御器12へ出力する。この
信号にしたがって運転制御器12は電動機13を運転制御す
る。
次に論理演算装置4の作用について詳述する。
温度偏差検出器5は、設定器2の設定値と室温センサ
3により測定される室温とを比較し、温度偏差△Tに変
換し、その値を運転・停止信号発生器7と運転速度保持
器10に出力する。
運転・停止信号発生器7は操作入力器1からの信号と
温度偏差検出器5との出力信号を受け、電動機運転制御
器12に運転又は停止の信号を出す。運転開始時には、操
作入力器1の信号を初期速度発生器6が受けて、その初
期速度を運転速度保持器10に送る。更に一次電流センサ
14の信号を電流微分器15に入力し、タイマ16の一定時間
△t前の一次電流値との差分△I1を求める。また、先に
説明したように室内側熱交換器のファン速度は一般に高
速(すなわち高風量)、中速(すなわち中風量)、低速
(すなわち小風量)の3段階の間で1段階単位に減速方
向に切換られる。1段階減速方向に切り換えられた場合
は圧縮機電動機の一次電流への影響分をΔI2と近似して
出力し、その他の場合は『0』を出力する。
従って電流微分器15にて測定した一次電流Iと前記差
分△I1とファン速度検出器18からの△I2との和を出力と
して電流幅判定器17に入力する。これにより、室内ファ
ンの速度下降時の電流変化分ΔI2が一次電流の予測電流
値I+ΔI1に加味されることになる。電流幅判定器17で
は、上記予測電流I+△I1+△I2の値が予め設定した電
流幅の低値I1より小さい時は『+1』を,予測一次電流
I+△I1+△I2が電流幅の高値I2より大きい時は『−
1』の値を、更に予測電流I+△I1+△I2の値が電流幅
I1〜I2内にある時は『0』の値をそれぞれ運転速度保持
器10に出力する。
運転速度保持器10は初期速度発生器6と温度偏差検出
器5と電流幅判定器17の信号を受ける。初期速度発生器
6からの信号が論理「1」の場合は優先的に、予め設定
された初期速度を運転制御器12に発する。初期速度発生
器6からの信号がなく(論理「0」の場合)、しかも電
流幅判定器17からの信号が『0』の時は、温度偏差検出
器5からでる温度偏差△Tに,ある設定値Kを乗じたK
△THzの速度変更量を電動機運転制御器12に出力する。
そして、電流幅判定器17の信号が『+1』の場合、前記
速度変更量K△THzに増加修正量△Hzを加えたK△THz
△Hzとし、逆に電流幅判定器17の信号『−1』の時は、
速度変更量K△THzに減少修正量を加えたK△THz−△Hz
として運転制御器12に出力する。
上記のように、暖房運転モードにおいて、一次電流セ
ンサ14の値からの一定時間後の予測電流と室内ファン速
度検出器18からの出力信号による圧縮機電動機の一次電
流の変化分との和が予め設定した電流値幅以下と予測さ
れた時、周波数の増加補正を実行し、そして予め設定し
た電流値幅を越えると予測される時は、周波数の減少補
正を実行するものであるから、過電流遮断以前に電動機
の周波数を制御することができ、これに伴い過電流遮断
にかかることなく、液バック等の過負荷運転時にも運転
を続行させることができると共に、冷凍サイクルの立ち
上がりスピードを短縮できる。また室内ファンの速度下
降時には、高圧圧力と低圧圧力がともに上昇する。よっ
て、圧縮電動機の一次電流が増加し、この増加した電流
変化分が一次電流の予測電流値に加味される。これによ
り1次電流値が電流値幅内に補正されるため、一次電流
を許容電流範囲内に早く且つより正確に制御でき、更に
従来のような過電流防止対策及び過負荷時の一次電流の
保護対策が不要になる。
なお、上記実施例では一次電流センサ14を設けたが、
これに代えて電動機13のトルクセンサを用いてもよい。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したように構成されているの
で、暖房運転モードにおける室内ファン速度低下時に、
予測電流値が設定された電流幅未満のときは、更に周波
数を増大補正し、予測電流値が設定された電流幅を越す
時は、周波数を減速補正するため、上限電流値にひっか
かることなく、過負荷時でも運転を続行することがで
き、しかも立ち上がりスピードの短縮効果があり、危機
の信頼性と同時に快適性も改善できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の制御方法を適用した制御装置のブロ
ック図、第2図は従来の制御装置のブロック図である。 1……操作入力器、2……目標温度設定器、3……室温
センサ、4……論理演算装置、5……温度偏差検出器、
6……初期速度発生器、7……運転・停止信号発生器、
8……温度偏差変化設定器、9……温度偏差上限発生
器、10……運転速度保持器、12……電動機運転制御器、
13……電動機、14……一次電流センサ、15……電流微分
器、16……タイマ、17……電流幅判定器、18……室内フ
ァン速度検出器。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数制御による速度制御が行われる圧縮
    機電動機を備え、かつ温度偏差検出手段により空調すべ
    き目標室温を実際の室温との温度偏差として検出し、前
    記温度偏差に応じた速度増減指令を発生して前記圧縮機
    電動機の速度を制御する冷凍サイクルの周波数制御装置
    において、 運転中の前記圧縮機電動機の一次電流を測定し、予め定
    めた周期のサンプリング時点ごとに、前記一次電流の過
    去の1サンプリング周期内の増分から次のサンプリング
    時点における前記一次電流の予測値を算出して出力する
    電流値予測手段と、 室内熱交換器のファン速度を検出する室内ファン速度検
    出手段と、 暖房運転モードにおいて、前記室内ファン速度検出手段
    によるファン速度が高風量から中風量に変化した時及び
    中風量から小風量に変化した時に、この室内ファン速度
    変化による圧縮機電動機の一次電流への影響分を前記電
    流値予測手段による一次電流値の予測値に加算し、この
    加算された予測電流値が予め設定した電流値幅内にある
    かを判定すると共に、その予測電流値が前記電流値幅未
    満のとき前記速度指令に対する周波数を増加補正し、且
    つ前記予測電流値が前記電流値幅を越えた時、前記速度
    指令に対する周波数を減少補正するように制御する制御
    手段と、 を備えたことを特徴とする冷凍サイクルの周波数制御装
    置。
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